Способы контроля сварных соединений

Сварные соединения считают качественными, если они не имеют недопустимых дефектов и их свойства удовлет­воряют требованиям, предъявляемым к ним в соответствии с условиями эксплуатации сварного узла или конструкции.

Качество сварных соединений контролируют следую­щими видами контроля:

• предварительным, в процессе которого выполняют проверку качества исходных*материалов (свариваемо­го металла и сварочных материалов), контроль под­готовки деталей под сварку и сборку узлов, а также состояния оснастки, сварочного оборудования и при­боров, квалификации сборщиков и сварщиков; на ста­дии предварительного контроля выполняют испыта­ния на свариваемость, включающие в себя механи­ческие испытания, металлографические исследования сварных соединений и испытания на сопротивляе­мость образованию горячих и холодных трещин;

• текущим (в процессе выполнения сварочных работ), предусматривающим проверку соблюдения техноло­гии сварки, зачистки промежуточных швов, заварку кратеров и т. д.;

• окончательным контролем готовых сварных конст­рукций, который проводится в соответствии с требо­ваниями, предъявляемыми к изделию.

Трудоемкость контрольных операций может доходит, до 30% общей трудоемкости изготовления сварной конст рукции.

Итак, контроль надо осуществлять, начиная с проверк* качества подготовки шва и кончая проверкой полученной сварного соединения. Качество основного металла, элект родной проволоки, присадочного металла, флюса и других материалов проверяют по сертификатам и заводским доку­ментам. Маркировка и качество должны соответствовать установленным техническим условиям и технологическо­му процессу сварки. Сборку под сварку и разделку шва про­веряют по стандартам и техническим условиям.

Сварное соединение проверяется внешним осмотром, металлографическими исследованиями, химическим ана­лизом, механическими испытаниями, просвечиванием рент­геновскими лучами и гамма-излучением, магнитными ме­тодами и с помощью ультразвука. Предварительно свар­ное соединение очищают от шлака, окалины и металличес­ких брызг.

Внешний осмотр выявляет наружные дефекты шва. Ос­мотр производят невооруженным глазом или с помощью лупы с десятикратным увеличением. Размеры сварных швов проверяют шаблонами и мерительным инструмен­том.

Металлографические исследования начинают с засвер - ливания и последующего травления поверхности отверстия в течение 1—3 минут 10%-ным водным раствором двой­ной соли хлорной меди и аммония. Осадок меди удаляют водой. Засверленная поверхность должна захватывать шов и основной металл. Протравленную поверхность осматри­вают невооруженным глазом или с помощью лупы. При этом выявляют качество провара и отсутствие внутренних дефектов. Для ответственных сварных конструкций произ­водят более полные металлографические исследования. Для этой цели приготовляют макро - и микрошлифы из специ­ально сваренных контрольных пластин или из пластин, вы­резанных из сварных соединений.

Химический анализ определяет состав основного и на­плавленного металла и электродов, а также их соответствие установленным техническим условиям на изготовление сварного изделия. Методы отбора проб для химического и спектрального анализов предусмотрены ГОСТ.

Механические испытания сварного соединения произ­водят либо на специально сваренных контрольных образ­цах, либо на образцах, вырезанных из сварного соедине­ния. Определяют предел прочности на растяжение, удар­ную вязкость, твердость и угол загиба.

Рентгенодефектоскопия основана на различном погло­щении лучей металлом и неметаллическими включения­ми. Этим методом обнаруживают поры, трещины, непро - вары, шлаковые включения (рис. 78). Рентгеновские лучи направляют на сварной шов, а с обратной стороны прикла­дывают рентгеновскую или фотографическую пленку со све­точувствительной эмульсией. Дефектные места шва про­пускают лучи с меньшим поглощением, чем сплошной металл. После проявления на пленке хорошо видны очер­тания дефектов шва.

Рентгеновская трубка изолируется защитным свин­цовым кожухом, в котором имеется узкая щель для вы­хода лучей, направляемых на контролируемое изделие. Для контроля в монтажных условиях очень удобны ма­логабаритные отечественные рентгеновские аппараты типов РУП-120—5-1, ИРА-1 Д, ИРА-2Д, РИНА-ЗД и др. Толщина металла, которая может контролироваться этими аппаратами, находится в пределах 25—100 мм.

Просвечивание гамма-излучением также основано на различном поглощении лучей металлом и неметалличес­кими включениями. Гамма-излучение действует на плен­ку так же, как ирентгеновские, показывая очертания де­фектов сварного шва. Гамма-излучение получается при ядерном распаде естественных и искусственных радиоак­тивных веществ (радия, мезатория, кобальта, цезия, ири­дия и др.). Наибольшее распространение получили более дешевые радиоактивные изотопы кобальта-60, цезия-137 и иридия-192. Гамма-излучение обладает большой проника­ющей способностью и позволяет контролировать металл толщиной до 350 мм. Гамма-просвечивание значительно проще, чем просвечивание рентгеновскими лучами, одна­ко гамма-излучение вредно для человека. Поэтому ампула с радиоактивным веществом помещается в специальные пе­реносные свинцовые контейнеры или в стационарные ап­параты с дистанционным управлением. Контейнер устанав­ливают против контролируемого участка, а с обратной сто­роны сварного шва помещают кассету^с пленкой. Затем с помощью дистанционного управления выдвигают ампулу из аппарата или открывают щель в контейнере для выхода гамма-излучения.

Магнитные методы контроля основаны на создании не­однородного магнитного поля с образованием потоков рас­сеяния в местах расположения дефектов шва при намагни­чивании контролируемого изделия. Применяются метод по­рошковой дефектоскопии, магнитографический метод, ин­дукционный и др.

Метод порошковой дефектоскопии является наиболее простым, но и менее четким. После намагничивания изде­лия сварной шов опыливают магнитным порошком из же­лезной окалины или покрывают суспензией магнитного порошка (смесь с керосином, маслом или другими веще­ствами). На поверхности изделия порошок распределяется неравномерно, а по скоплениям порошка определяют рас­положение дефектов в сварном шве. Для большей нагляд-

а д

Рис. 78. Схемы просвечивания сварных швов: а — рентгеновским излучением; б — гамма-излучением; 1 — усиливающие экраны; 2 — рентгеновская пленка; 3 — кассета; 4 — рентгеновское излу­чение; 5 — рентгеновская трубка; 6 — гамма-излучение; 7 — свин­цовый кожух; 8 — ампула радиоактивного вещества

ности магнитный порошок или суспензию окрашивают в яркие цвета.

Магнитографический контроль применяется при кон­троле сварных швов магистральных трубопроводов. Ме­тод заключается в следующем: состояние сварного шва записывают на специальную пленку, применяемую для магнитной звукозаписи. Для этого на сварной шов трубы накладывают ферромагнитную пленку, а затем намагни­чивают шов соленоидом или обкатывают дисковым маг­нитом. В зависимости от вида и дефектов шва в соответ­ствующих местах пленки будет та или иная степень на­магниченности. Для воспроизведения записанных на плен­ку дефектов ее пропускают через специальное устройство, преобразующее магнитную запись в звуковую (магнито­фон) или электрическую (электрофонный осциллограф). Наиболее совершенные аппараты для магнитографичес­кого контроля содержат осциллографы, они позволяют проверять сварные швы со скоростью 0,5—1 м/мин. Кро­ме высокой производительности, этот метод отличается большой точностью (не уступающей рентгеновскому и гамма-просвечиванию), простотой выполнения, дешевиз­ной применяемых материалов, возможностью проверки швов в различных пространственных положениях и безо­пасностью работы.

Индукционный метод контроля основан на использова­нии магнитного потока, рассеиваемого в местах располо­жения дефектов шва, для наведения электродвижущей силы в специальной катушке, передвигаемой вдоль свариваемых кромок изделия. Наведенный индукционный ток усилива­ется и подается на телефон, сигнальную лампу или специ­альный магнитоэлектрический прибор. По звуку, отклоне­нию стрелки прибора или зажиганию специальной лампы определяют расположение дефекта. Индукционный конт­роль производят дефектоскопом типа МД-138.

Ультразвуковой метод контроля основан на способнос­ти ультразвуковых колебаний проникать в толщу металла на значительную глубину и отражаться от неметаллических включений и других дефектных участков шва. Ультразву­ковые дефектоскопы работают по следующему принципу. Пластинка из кварца или сегнетовой соли под действием переменного электрического поля высокой частоты дает ультразвуковые колебания, которые с помощью щупа на­правляются на проверяемое сварное соединение. На грани­це между однородным металлом и дефектом эти волны частично отражаются и воспринимаются второй пластин­кой. Под действием переменного давления ультразвуковой волны на гранях этой пластинки появляется переменная раз­ность потенциалов, зависящая от интенсивности отражен­ной волны. Электрические колебания от граней пластинки усиливаются и направляются в осциллограф. На экране ос­циллографа одновременно изображаются импульсы излу­чаемой и отражаемой от дефектов волн. По относительно­му расположению этих импульсов и по интенсивности от­раженного импульса можно судить о местонахождении и характере дефекта в сварном шве.

В настоящее время выпускают ультразвуковые дефек­тоскопы, работающие на одной пластинке, которая подает короткими импульсами ультразвуковые волны на контро­лируемый шов. Отраженные волны воспринимаются этой же пластинкой в промежутки времени между импульсами излучения. При этом получается высокая четкость излуча­емых и отраженных ультразвуковых волн. Ультразвуко­вой метод контроля позволяет обнаружить все основные дефекты сварных швов. Кроме того, ультразвуковые де­фектоскопы типа УЗД-7н имеют специальное приспособ­ление для настройки на заданную толщину шва и опреде­ления глубины расположения обнаруженного дефекта. Не­достатками ультразвукового контроля являются трудности проверки швов толщиной менее 10 мм и определения ха­рактера дефекта.

Для контроля деталей из цветных металлов и сплавов, пластмассы и других материалов применяют капиллярный метод дефектоскопии.

Сущность капиллярной дефектоскопии заключается в том, что на контролируемую поверхность наносят слой спе­циального цветоконтрастного жидкого индикаторного ве­щества.

Поверхностные дефекты представляют собой капилляр­ные сосуды, способные «всасывать» смачивающие их жид­кости; в результате такие дефекты оказываются заполнен­ными индикаторным веществом. Избыток индикаторной жидкости удаляют с поверхности. Затем с помощью про­явителей индикаторную жидкость извлекают и на поверх­ности появляются очертания дефекта.

Одним из способов капиллярного метода контроля яв ­ляется «керосиновая проба». На поверхность детали нано­сят слой керосина и выдерживают в течение 15—20 мин. Затем ветошью тщательно протирают поверхность насухо. Далее на поверхность наносят проявитель, представляю­щий собой водно-меловой раствор. При высыхании мел вытягивает керосин и на поверхности появляется кероси­новое пятно. Способ весьма прост, но образующееся пятно не дает полных сведений о форме и размерах дефекта.

Поэтому более широко для выявления поверхностных дефектов применяется способ красок. В качестве индика­торной жидкости рекомендуются растворы: 50% бензола, 50% скипидара с краской судан IV (судан III); 40% кероси­на, 40% бензола, 20% скипидара с краской судан IV.

Судан прибавляют к индикаторной жидкости в количе­стве до 1 %.

На контролируемую поверхность наносят мягкой кис­тью индикаторную жидкость и выдерживают 3—5 мин. За­тем поверхность очищают от остатков индикаторной жид­кости ветошью, смоченной 5%-ным раствором кальцини­рованной соды, и протирают насухо. Далее на контролиру­емую поверхность с помощью пульверизатора наносят про­явитель. Состав проявителя: 300 г мела (зубной порошок), 0,5 л воды, 0,5 л этилового спирта.

Первое наблюдение следов дефекта проводится через 3—5 мин после высыхания мела. Трещины проявляются в виде красных полос, поры — в виде пятен. Второе наблю­дение ведется через 20—30 мин. За это время жидкость ра­стекается, ширина полос увеличивается. При ширине де­фекта 0,01 мм ширина цветного следа равна 1 мм.

Разновидностью капиллярного метода служит люми­несцентный способ контроля дефектов, основанный на свой­стве некоторых веществ светиться при облучении их ульт­рафиолетовыми лучами.

Очищенные и обезжиренные детали помещают на 10 — 15 мин в ванну с флюоресцирующей жидкостью, имею­щей состав 50% керосина, 25 — бензина и 25% трансфор­маторного масла с добавкой флюоресцирующего красите­ля. Жидкость проникает в дефекты и там задерживается Остатки жидкости смывают холодной водой, деталь сушат сжатым воздухом и припудривают порошком селикагеля. При освещении детали ультрафиолетовым излучением по­рошок селикагеля, пропитанный флюоресцирующей жид­костью, будет ярко светиться желто-зеленым светом. Тре­щины будут видны в виде широких полос, поры — в виде пятен.

Люминесцентные дефектоскопы позволяют выявить трещины шириной 0,01 мм.

Оставить комментарий